Součástí řešení je optimalizace výroby tepla systémem DRT, autonomní řízení jednotlivých předávacích stanic a centrální dohled prostřednictvím SCADA systému LookDet společnosti AMiT. Obsluha tak získává ucelený přehled o provozu celé technologie, a to lokálně i prostřednictvím zabezpečeného vzdáleného přístupu.
Zadání projektu
Technologie se skládá z centrální kotelny a dvou samostatných předávacích stanic pro bytové domy č. 77 a 78. Hlavním úkolem bylo vytvořit jeden koordinovaný systém, který dokáže reagovat na aktuální požadavky obou objektů, efektivně řídit kotlovou kaskádu a současně zjednodušit obsluhu, dohled i následný servis.
Každý objekt má vlastní provozní režim, časový program a rozdílné požadavky na vytápění a přípravu teplé vody. Řídicí systém proto musí zajistit nejen samostatnou regulaci jednotlivých částí, ale také jejich vzájemnou komunikaci a koordinaci se zdrojem tepla.
Důležitou součástí zadání byl rovněž nepřetržitý dohled nad provozními a poruchovými stavy, archivace důležitých veličin a automatické upozornění servisní obsluhy.
Navržené řešení
Základem systému jsou tři autonomní řídicí stanice AMiT. Jeden řídicí systém obsluhuje centrální plynovou kotelnu, další dva zajišťují regulaci předávacích stanic jednotlivých bytových domů.
Každá stanice je schopna pracovat samostatně. Zároveň si však s ostatními částmi systému vyměňuje důležité provozní údaje, například požadovanou teplotu topné vody, venkovní teplotu, stav vytápění a přípravy teplé vody, informace o poruchách nebo stav vzájemné komunikace.
Tato distribuovaná koncepce omezuje závislost technologie na jednom centrálním zařízení. Případný výpadek komunikace proto neznamená okamžité zastavení všech částí systému.
Řízení centrální kotelny
Centrální kotelna je osazena dvěma plynovými kondenzačními kotli Hoval UltraGas 2 o celkovém výkonu přibližně 228 kW.
Řídicí systém zajišťuje zejména:
- kaskádové řízení obou kotlů,
- plynulou modulaci jejich výkonu,
- střídání a koordinaci zdrojů,
- řízení oběhových a doplňovacích čerpadel,
- sledování tlaku topné vody,
- ovládání souvisejících armatur,
- vyhodnocení provozních a bezpečnostních stavů,
- komunikaci s oběma předávacími stanicemi.
Komunikace s kotlovou automatikou Hoval probíhá digitálně prostřednictvím protokolu Modbus TCP. Řídicí systém tak získává nejen základní informace o provozu kotlů, ale také aktuální teploty, výkon hořáků, tlak vody, provozní stav a podrobné poruchové kódy.
Optimalizace výroby tepla systémem DRT
Řízení kotelny není založeno pouze na spínání kotlů podle okamžitého odběru. Nad kotlovou kaskádou pracuje systém DRT, který zajišťuje kvalitativní řízení výroby tepla a optimalizaci teploty vratné vody.
Algoritmus průběžně vyhodnocuje požadavky obou předávacích stanic, venkovní teplotu, teplotu vody na výstupu z kotelny i teplotu vody vracející se ze soustavy. Na základě těchto informací upravuje žádanou teplotu pro kotlovou kaskádu.
Do soustavy je tak dodávána právě taková teplota topné vody, jakou připojené objekty v daném okamžiku skutečně potřebují. Výkon systému se nepřizpůsobuje pouze zapínáním a vypínáním zdrojů, ale také plynulou změnou teploty vyráběné topné vody.
Optimalizace vratné vody přispívá k:
- lepším podmínkám pro kondenzační provoz kotlů,
- účinnějšímu využití instalovaného výkonu,
- omezení výroby vody o zbytečně vysoké teplotě,
- stabilnějšímu provozu kotlové kaskády,
- omezení častého spínání zdrojů,
- lepšímu přizpůsobení výroby skutečnému odběru tepla.
Řízení předávacích stanic
Předávací stanice samostatně regulují vytápění a přípravu teplé vody pro jednotlivé bytové domy. Každý objekt může pracovat podle vlastního časového programu a vlastních provozních parametrů.
Teplota topné vody se upravuje podle venkovní teploty, nastavené ekvitermní křivky, časového programu a aktuálních provozních podmínek.
Systém zajišťuje zejména:
- ekvitermní regulaci vytápění,
- řízení směšovacích ventilů,
- ovládání oběhových čerpadel,
- přípravu teplé vody,
- řízení cirkulačních čerpadel,
- pracovní a útlumové režimy,
- letní a zimní provoz,
- automatické zohlednění víkendů a svátků,
- ochranu technologie proti nežádoucím provozním stavům.
Předávací stanice vytvářejí vlastní požadavky na dodávku tepla a předávají je do centrální kotelny. Systém DRT následně vyhodnotí požadavky obou objektů a určí potřebné parametry výroby tepla.
Vzájemná komunikace
Jednotlivé řídicí stanice jsou propojeny prostřednictvím datové sítě. Vyměňují si provozní hodnoty, požadavky na teplotu topné vody, stavové informace a poruchová hlášení.
Systém zároveň kontroluje, zda komunikace mezi jednotlivými částmi správně funguje. Případná ztráta spojení je automaticky vyhodnocena jako poruchový stav a předána obsluze.
Pro servisní účely je technologie dostupná prostřednictvím zabezpečeného vzdáleného připojení. Řadu diagnostických a nastavovacích úkonů lze proto provést bez okamžitého výjezdu na místo.
Centrální dohled ve SCADA systému LookDet
Veškerá technologie kotelny i obou předávacích stanic je přenášena do nadřazeného SCADA systému LookDet společnosti AMiT.
Obsluha tak získává jednotný pohled na výrobu a distribuci tepla v celém systému. Nemusí samostatně kontrolovat jednotlivé regulátory nebo operátorské panely – všechny důležité informace jsou soustředěny v jednom dohledovém prostředí.
LookDet zobrazuje například:
- stav a výkon jednotlivých kotlů,
- požadavky na výrobu tepla,
- výstupní a vratné teploty,
- tlak topné vody,
- venkovní a prostorové teploty,
- chod čerpadel,
- stav a polohu regulačních ventilů,
- režimy vytápění a přípravy teplé vody,
- stav komunikace mezi stanicemi,
- aktuální a historické poruchy.
Vybrané veličiny jsou ukládány do časových trendů. Servisní pracovník tak může zpětně sledovat vývoj teplot, tlaků, požadavků a provozních stavů.
Historická data pomáhají při hledání příčin poruch, kontrole nastavení regulace i vyhodnocování chování soustavy v různých venkovních podmínkách. Lze například porovnat požadovanou a skutečnou teplotu, sledovat reakci kotlové kaskády nebo vyhodnotit průběh teploty vratné vody.
SCADA systém zároveň umožňuje vzdálenou diagnostiku a oprávněné zásahy obsluhy. Servisní pracovník může zkontrolovat provoz technologie, vyhodnotit poruchu nebo upravit vybrané parametry bez nutnosti okamžité návštěvy objektu.
Dohled a bezpečnost technologie
Řídicí systém průběžně sleduje teploty, tlak topné vody, chod čerpadel, stav kotlů, činnost regulačních ventilů i komunikaci mezi jednotlivými stanicemi.
Vyhodnocovány jsou například:
- porucha nebo zablokování kotle,
- výstraha kotlové automatiky,
- ztráta komunikace,
- zaplavení technologického prostoru,
- výpadek napájení,
- nedostatečný nebo nadměrný tlak,
- porucha teplotního snímače,
- překročení povolené teploty,
- porucha čerpadla,
- dosažení minimální hladiny doplňovací vody,
- nadměrně dlouhé dopouštění soustavy.
Poruchy jsou rozděleny podle jejich významu a dopadu na provoz. Závažné události jsou zobrazovány na operátorských panelech, přenášeny do SCADA systému LookDet a mohou být automaticky odeslány formou SMS servisní obsluze.
Díky tomu lze na mimořádnou událost reagovat ještě předtím, než způsobí delší odstávku nebo omezení dodávky tepla.
Přehledná lokální obsluha
Každý technologický celek má vlastní dotykový operátorský panel. Obsluha na něm vidí aktuální teploty, provozní režimy, stavy čerpadel a ventilů, časové programy i případné poruchy.
Lokální panely umožňují:
- kontrolu aktuálního provozu,
- změnu žádaných hodnot,
- nastavení časových programů,
- přepínání provozních režimů,
- potvrzování poruch,
- servisní ruční ovládání vybraných zařízení.
Centrální panel poskytuje společný pohled na kotelnu i obě předávací stanice. Servisní pracovník tak může z jednoho místa zkontrolovat celý systém a získat rychlý přehled o jeho aktuálním stavu.
Přínos realizace
Výsledkem není pouze automatické řízení jednotlivých zařízení, ale ucelený energetický systém.
Předávací stanice vytvářejí skutečné požadavky na dodávku tepla, systém DRT podle nich optimalizuje provoz kotelny a SCADA LookDet poskytuje společný dohled nad celou technologií.
Hlavní přínosy řešení jsou:
- výroba tepla podle skutečné potřeby připojených objektů,
- optimalizace výstupní a vratné teploty systémem DRT,
- podpora účinného provozu kondenzačních kotlů,
- koordinované řízení zdroje a předávacích stanic,
- autonomní provoz jednotlivých technologických celků,
- jednotná vizualizace celé technologie v systému LookDet,
- dlouhodobé ukládání provozních dat a trendů,
- rychlá identifikace poruch,
- automatické předávání závažných událostí servisní obsluze,
- vzdálená diagnostika a efektivnější servis,
- připravenost systému pro další rozšiřování.
Projekt v číslech
- 3 autonomní řídicí stanice
- 3 dotykové operátorské panely
- 2 plynové kondenzační kotle
- přibližně 228 kW celkového výkonu kotelny
- 2 samostatně regulované bytové objekty
- 69 definovaných alarmových stavů
- 42 uživatelských obrazovek
- optimalizace výroby tepla systémem DRT
- centrální dohled ve SCADA systému LookDet
- komunikace prostřednictvím Ethernetu a Modbus TCP
- zabezpečený vzdálený servisní přístup
